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Liste des sujets de thèses proposés par le Laboratoire de Génie Industriel et Production de Metz (LGIPM) Sujet 1 : Contribution au contrôle et la gestion du trafic aérien Sujet 2 : Ordonnancement des systèmes de production flexibles soumis à différents types de contraintes de blocage Sujet 3 : Optimisation des ressources d'un système de production avec prise en compte de l’interaction homme-machine Sujet 4 : Désengorgement des voies de circulation en tenant compte d’aspects environnementaux, sociétaux et économiques du transport intermodal au sein des chaînes logistiques vertes Sujet 5 : Extraction de modèle de fiabilité et de maintenabilité par classification et fusion progressive de données de composants à faible taux de défaillance à l’aide des méthodes à noyau Sujet 6 : Modélisation, Evaluation de performances et Optimisation des réseaux d’achat électronique (e-sourcing): Application à l’industrie textile Quelques mots sur le LGIPM - http://lgipm.univ-metz.fr/ Le LGIPM (Laboratoire de Génie Industriel et Production Mécanique) a été officiellement créé par l’École Nationale d’Ingénieurs de Metz et l’Université Paul Verlaine en janvier 1996. Il a été restructuré en janvier 2009 pour devenir Laboratoire de Génie Industriel et de Production de Metz. Depuis cette restructuration, sa thématique principale est le génie industriel. Ses axes de recherches concernent les problèmes d’optimisation en maintenance, en gestion de la ...

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Liste des sujets de thèses proposés par le Laboratoire de Génie Industriel
et Production de Metz (LGIPM)


Sujet 1 : Contribution au contrôle et la gestion du trafic aérien
Sujet 2 : Ordonnancement des systèmes de production flexibles soumis à différents types de
contraintes de blocage
Sujet 3 : Optimisation des ressources d'un système de production avec prise en compte de
l’interaction homme-machine
Sujet 4 : Désengorgement des voies de circulation en tenant compte d’aspects
environnementaux, sociétaux et économiques du transport intermodal au sein des
chaînes logistiques vertes
Sujet 5 : Extraction de modèle de fiabilité et de maintenabilité par classification et fusion
progressive de données de composants à faible taux de défaillance à l’aide des
méthodes à noyau
Sujet 6 : Modélisation, Evaluation de performances et Optimisation des réseaux d’achat
électronique (e-sourcing): Application à l’industrie textile

Quelques mots sur le LGIPM - http://lgipm.univ-metz.fr/
Le LGIPM (Laboratoire de Génie Industriel et Production Mécanique) a été officiellement créé par
l’École Nationale d’Ingénieurs de Metz et l’Université Paul Verlaine en janvier 1996. Il a été
restructuré en janvier 2009 pour devenir Laboratoire de Génie Industriel et de Production de Metz.
Depuis cette restructuration, sa thématique principale est le génie industriel. Ses axes de recherches
concernent les problèmes d’optimisation en maintenance, en gestion de la production et en conception
des systèmes de production des biens et des services et reposent sur deux thématiques fondamentales
déclinées sous différents aspects : La conception des systèmes et la conduite et exploitation des
systèmes.
Il est organisé en trois équipes projets, qui contribuent conjointement aux différents thèmes du projet
scientifique du LGIPM qui concerne la conduite sûre et optimale des systèmes de production des biens
et des services.
- Equipe EVAL - Évaluation des performances et dimensionnement des systèmes : Ses objectifs sont
de concevoir des outils d’optimisation et d’aide à la décision pour la conception et le pilotage des
systèmes de production et des chaînes logistiques, en s’appuyant sur des modèles réalistes, avec la
prise en compte des coûts, des délais, des taux de service, mais également des impacts sociaux et
environnementaux
- Equipe COM - Commande sûre des systèmes : Ses intérêts en recherche sont le développement de
méthodes et outils efficaces pour générer des lois de commande garantissant le respect des
spécifications imposées au fonctionnement des systèmes industriels. Elle s’intéresse en particulier
au développement d’approches pour la résolution des problèmes de synthèse de la commande pour
les systèmes partiellement observables.
- Equipe FM - Fiabilité et maintenance des systèmes : Ses intérêts en recherche sont le
développement de politiques optimales de maintenance couplées à la production et/ou à
l’exploitation des équipements selon des critères de coûts et/ou de disponibilité, basés sur un calcul
fiabiliste, en compte les fortes contraintes industrielles que sont la sous-traitance, la qualité, le
pronostic et le risque. Sujet de thèse LGIPM n°1


Titre : Contribution au contrôle et la gestion du trafic aérien

Renseignements
Directeur de thèse : Nidhal Rezg (rezg@univ-metz.fr)
Co-directeur : Zied Achour (achour@univ-metz.fr)
Localisation : Université Paul Verlaine - Metz

Contexte et motivations : Les réseaux de trafic aérien sont lourdement sollicités en particulier en
Europe et aux Etats-Unis compte tenu de la progression du trafic aérien mondialisé dû à la croissance
économique, le commerce international, l’amélioration des prestations des lignes aériennes et leur
baisse de prix. De nos jours, il est important d'avoir une bonne gestion du trafic aérien (ATM : Air
Traffic Management). De plus en plus de chercheurs s’intéressent à ce problème.
Un réseau de trafic aérien est principalement composé d’aéroports, voies aériennes et secteurs aériens
(portions d’espace aérien). Le nombre d'avions qui peuvent atterrir ou décoller chaque heure est
déterminé par les caractéristiques de l'aéroport (nombre de pistes, topologie, etc.), des contraintes de
sûreté et des conditions météorologiques. Il en est de même pour le nombre d’avions qui peuvent
partager un même secteur aérien. Tous ces nombres représentent les capacités des aéroports et des
secteurs aériens.
L’utilisation du réseau de trafic aérien se multiplie d'année en année contrairement à sa capacité qui
reste inchangé. Ce fait a mené à une congestion élevée du trafic aérien. Cette congestion provoque des
retards lors des départs et des arrivées des vols, des désagréments aux passagers, des coûts élevés pour
les compagnies aériennes et une réduction de la sûreté d’espace aérien.
Selon une étude de l’Observatoire des retards du transport aérien menée en 2006 dans les quinze
principaux aéroports français, 29 % des vols au départ de la France ont subi un retard de quinze
minutes et plus contre 26% en 2005. Le retard moyen par vol retardé de 15 minutes et plus au départ
s’est élevé à 42 minutes en 2006. 24 % des vols ont été retardés de 15 minutes et plus à l’arrivée en
2006, soit 2% de plus qu’en 2005. Le retard moyen par vol retardé de 15 minutes et plus à l’arrivée a
atteint 43 minutes en 2006.

Etat de l’art : Approches de résolution : Ce problème est traité selon une formalisation en
programmation stochastique intégrant les contraintes climatiques pour retrouver une nouvelle
1 2
configuration des plans de vol. [TOK 03] [TOK 06]
Parmi les travaux effectués dans le domaine de gestion du trafic aérien, on trouve également la
3 4
sectorisation de l’espace aérien par algorithmes génétiques ([DEL 95A] , [DEL 95B] ), l’application de
5la programmation par contraintes à quelques problèmes de gestion du trafic aérien ([BAR 02] ), dont
principalement la régulation de la demande, mais aussi l’allocation de niveaux de croisière. Plus proche
6
de notre problématique, la résolution de conflits au roulage a également été abordée par ([GOT 03] ,
7
[GOT 04] ).

1 [TOK 03] Toktas B., "Addressing Capacity Uncertainty in Resource-Constrained: Assignment Problems", PhD, University of Washington, 2003.
2 [TOK 06] Toktas B., Yen J. W. and Zabinsky Z. B., "Addressing capacity uncertainty in resource-constrained assignment problems", Computers and
Operations Research, Vol. 33, Issue 3, pp 724 – 745, 2006.
3 [DEL 95A] Delahaye D., Optimisation de la sectorisation de l’espace aérien par algorithmes génétiques. PhD thesis, Ecole Nationale Supérieure de
l’Aéronautique et de l’Espace,1995.
4
[DEL 95B] Delahaye D., Alliot J.M., Schoenauer M., Farges J.L., “Genetic algorithms for automatic regroupement of air traffic control sectors”. In
Proceedings of the Conference on Evolutionary Programming, 1995.
5 [BAR 02] Barnier N., Application de la programmation par contraintes à des problèmes de gestion du trafic aérien. PhD thesis, Institut National
Polytechnique de Toulouse, 2002.
6
[GOT 03] Gotteland J.B., Durand N., “Genetic algorithms applied to airport ground traffic optimization”. In Proceedings of the 2003 Congress on
Evolutionary Computation. CEC, 2003.
7 [GOT 04] Gotteland J.B., “Optimisation du trafic au sol sur les grands aéroports”. PhD thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse, 2004.
Objectifs du projet de recherche : Un système de trafic aérien peut être considéré comme un système à
événements discrets temporels. Le problème de gestion du trafic aérien peut être résolu par la
génération d’un superviseur sûr et optimal en termes de coût de gestion du trafic aérien. Ainsi, notre
objectif à travers cette opération est de proposer des superviseurs garantissant le respect des
spécifications en termes de contraintes spatiaux temporelles tout en minimisant une fonction coût. Il est
important que le superviseur soit le plus permissif possible pour explorer au maximum les possibilités
de reconfiguration des itinéraires.
L’équipe COSTEAM de l’INRIA Lorraine a une riche expérience dans la modélisation, l’analyse et la
synthèse des lois de commande des systèmes à événements discrets. Des approches de synthèse sont
basées sur les réseaux de Petri et la théorie des régions [GHA 03] [ACH 05A] [ACH 05B] [ACH 06],
d’autres approches tiennent compte de l’aspect temporel [OLG 06] [SAV 06] [SAV 07A] [SAV 07B].
La notion d’états interdits flottants est introduite dans [REZ 06] [ACH 07]. Les deux opérations QSL,
(Synthèse des Superviseurs Sûrs pour les systèmes à évènements discrets) S3 et S3*, menées à bien,
témoignent de la maturité des méthodes formelles de la synthèse de la commande. Nous nous appuyons
sur les approches et les outils développés ou en cours de développement au sein de l’équipe
COSTEAM de l’INRIA pour la synthèse des lois de commande optimales avec prise en compte de
l’aspect temporel. Ces outils de génération de comportement temporel du système seront utilisés pour
contribuer à la mise en place de méthodes formelles pour la gestion du trafic aérien.
Dans le cadre du management du trafic aérien, il est nécessaire d’avoir des outils et des méthodes
formelles d’aide à la décision efficaces et sûrs pour déterminer les configurations admissibles et
optimales des plans de vol. Partant d’une planification initiale des itinéraires et suite à des événements
incontrôlables, (conditions climatiques, retard dû aux pannes au sol d’un certain nombre d’avions,…) il
est nécessaire de trouver une nouvelle configuration admissible et optimale des plans de vol.

Références :
[GHA 03] Ghaffari A., Rezg N., Xie X., "Design of Live and Maximally Permissive Petri Net Controller Using Theory of
Regions", IEEE Trans. on Robotics and Automation, vol. 19, n°1, pp.137-142, February 2003.
[ACH 05A] Achour Z., Rezg N., Xie X., "On the existence of Petri net Controller for Discrete Event Systems under Partial
Observation", 16th IFAC WORLD CONGRESS, Prague, July 4-8, 2005, (6 pages).
[ACH 05B] Achour Z., Rezg N., Xie X., “Petri net controller synthesis using theory of regions”, in : 1st I*PROMS Virtual
International Conference on Intelligent Production Machines and Systems, CDROM, 2005
[ACH 06] Achour Z., Rezg N., Xie X., “Supervisory Control in Discrete Event Systems: Existence and solutions”,
INCOM'06 – 12th IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing, Volume 1, pp 325-330, May,
2006, Saint-Etienne, France.
[ACH 07] Achour Z., Rezg N., "Supervisory Control based on Time Floating GMEC", Journal Studies in Informatics and
Control, Vol. 16,N°16, pp. 57-66, Mars 2007.
[OLG 06] Olga I., Sava A., Achour Z., Rezg N., “Control Synthesis of Time Discrete Event Systems Based on Time
Controlled Petri Nets”, accepted to CESA’06, Pekin Chine.
[REZ 06] Rezg N., Achour Z., “Time Floating General Mutual Exclusion Contraints in Partial Observable Discrete Event
Systems”, in : The 2006 IEEE International Conference on information Reuse and Integration, pp. 75-79, Waikoloa Village,
Hawaii, USA, 16-18 September 2006.
[SAV 06] Sava A. et Alla H., “A control synthesis approach for time discrete event systems”, Mathematics and Computers
in Simulation, volume 70, Issue 5-6, 2006.
[SAV 07A] Sava A., Achour Z., Rezg N., Ioana L., "A Discrete Time Control Synthesis Tool for Time Discrete Event
Systems", Journal Studies in Informatics and Control, Vol. 16,N°1, Mars 2007.
[SAV 07B] Sava A., Achour Z. and Rezg N., "Control Synthesis of Time Discrete Event Systems Based on Time
Controlled Petri Nets", MCPL 2007, 27-30 septenbre 2007, Sibiu, Roumanie, CD-Rom. Sujet de thèse LGIPM n°2


Titre : Ordonnancement des systèmes de production flexibles soumis à différents types de
contraintes de blocage

Renseignements
Directeur de thèse : Nathalie Sauer (nathalie.sauer@univ-metz.fr)
Co-directeur : Christophe Sauvey
Contact scientifique : Christophe Sauvey (sauvey@univ-metz.fr)
Localisation : Université Paul Verlaine - Metz

Connaissances et compétences requises : Recherche opérationnelle, Ordonnancement, Modélisation et
optimisation des systèmes de production, Programmation en C++.

Description du projet : Ce sujet de thèse concerne de manière générale l’évaluation des performances
et l’ordonnancement dans des systèmes (au sens large : production ou service) flexibles, et
principalement les problèmes de type flowshop ou flowshop hybride. Le problème d’ordonnancement
d’un flowshop peut être défini ainsi : un ensemble de n jobs composés chacun de m opérations, doivent
passer sur m ressources (machines, opérateurs, …) dans le même ordre. Une machine peut exécuter une
seule opération à la fois, chaque job ne peut avoir qu’une seule opération en cours de réalisation
simultanément et la préemption n’est pas autorisée. Dans le cas des flowshops hybrides, des machines
identiques ou non sont disponibles à chaque étage en un ou plusieurs exemplaires. Pour cette étude,
notre objectif est toujours de minimiser le temps total d’exécution aussi appelé makespan.
Dans une ligne de production de type flow-shop, l’absence d’espace de stockage entre certaines
machines peut conduire à des situations de blocage. Chez nos partenaires industriels, nous avons
rencontré plusieurs types de blocage :
- Blocage classique (RSb : Release when Starting blocking): une machine reste bloquée jusqu’à
ce que le job qu’elle vient de terminer démarre sur la machine suivante dans la gamme
opératoire.
- Blocage particulier (RCb : Release when Completing blocking) : la machine reste bloquée
jusqu’à ce que l’opération du job sur la machine suivante soit terminée et que le job quitte cette
machine.
De nombreux travaux traitent des problèmes d'ordonnancement de type flowshop classique [GUP06]
ou flowshop hybride ([KIS05] et [LIN99]). D’autres travaux considèrent uniquement la contrainte de
blocage classique ([HAL96], [RON09]) et quelques uns la contrainte de blocage particulière. En ce qui
concerne cette dernière, des méthodes exactes, des bornes inférieures ainsi que des métaheuristiques
pour les problèmes de Flow-shop et Flow-shop hybrides à deux étages ont été obtenus dans [MAR05],
[YUA07] [SAU09].
Par contre, à notre connaissance, très peu de travaux considèrent des systèmes de production soumis
simultanément à plusieurs types de blocage. Des premiers résultats de complexité pour les problèmes
de Flow-Shop avec blocages RSb et RCb ont été obtenus par Martinez et al. [MAR06].
L’objectif de cette thèse est donc d’étudier les systèmes de production de type flowshop et flowshop
hybride soumis à des blocages de types différents entre différentes machines.
Ce travail comportera les étapes suivantes :
1. Etude des travaux existant sur les flowshops sans blocage et avec blocage RCb et RSb.
2. Proposition et validation d’une modélisation en nombres entiers pour résoudre les problèmes
avec blocages mixtes.
3. Développement de bornes inférieures pour les problèmes de grandes tailles.
4. Conception, développement et validations d’heuristiques et métaheuristiques.
Applications : Ce genre de problème a été rencontré à diverses reprises dans l’industrie. Concrètement,
cette contrainte de blocage particulière apparaît par exemple dans les applications industrielles
suivantes : le traitement de déchets industriels et la fabrication de pièces métalliques avec traitement
thermique.
Dans le premier cas, une compagnie reçoit différents types de déchets industriels et agricoles pour les
traiter avant de les enfouir. Les déchets sont apportés par camions et déchargés dans des silos. Chaque
cargaison est déchargée dans un seul silo. Les silos peuvent être vus comme des machines parallèles au
premier étage. Chaque produit (ou cargaison) est ensuite traité par une seule machine (le malaxeur) qui
peut être vue comme la machine critique du deuxième étage. Comme les produits s'écoulent lentement
du silo vers le malaxeur, un silo est libéré seulement à la fin du traitement sur le malaxeur de la totalité
des déchets qu'il contient [DAU00].
La deuxième application concerne une compagnie qui réalise des pièces métalliques pour l'industrie
aéronautique. Ces pièces doivent tout d'abord être chauffées à bonne température dans un ou plusieurs
fours. Elles sont ensuite embouties sur une presse unique. Les fours peuvent être vus comme des
machines parallèles au premier étage et la presse comme la machine critique du deuxième étage. Un
four qui traite un lot est bloqué jusqu'à ce que toutes les pièces qu'il contenait soient embouties par la
presse (ce qui correspond à la contrainte de blocage particulière étudiée dans cette thèse). Les autres
machines du système de production ne sont soumises à aucun blocage.

Mots clés : Systèmes de production flexibles, blocages, ordonnancement, optimisation, recherche
opérationnelle.

Bibliographie
[DAU00] S. Dauzère-Pérès, C. Pavageau, N. Sauer. « Modélisation et résolution par PLNE d’un problème réel
d’ordonnancement avec contraintes de blocage », ROADEF’2000, janvier 2000.
[GUP06] J.N.D. Gupta, E.F. Stafford. “Flowshop scheduling research after five decades”. EJOR, Vol. 169, pp. 699–711,
2006.
[HAL96] N.G. Hall, C. Sriskandarajah. “A survey of machine scheduling problems with blocking and no-wait in process”.
Operations Research, Vol. 44, pp. 510-525, 1996.
[KIS05] T. Kis, E. Pesch. “A review of exact solution methods for the non-preemptive multiprocessor flowshop problem”.
EJOR, Vol. 164, pp. 592–608, 2005.
[LIN99] R. Linn, W. Zhang. “Hybrid flow shop scheduling: A survey”. Computers and Industrial Engineering, Vol. 37, pp.
57–61, 1999.
[MAR05] S. Martinez. « Ordonnancement de systèmes de production avec contraintes de blocage ». Thèse de l’Université
de Nantes, 2005
[MAR06] S. Martinez, S. Dauzère-Pérès, C. Guéret, Y. Mati, N. Sauer, «Complexity of Flowshop Scheduling Problems
with a New Blocking Constraint », EJOR, Vol. 169, Issue 3, pp. 855-864, 2006.
[RON09] D.P. Ronconi, L.R.S. Henriques, “Some heuristic algorithms for total tardiness minimization in a flowshop with
blocking”, Omega, vol. 37, pp. 272-281, 2009.
[SAU09] C. Sauvey, N. Sauer, “Initial populations tests for genetic algorithm flowshop scheduling problems solving with a
special blocking”. Accepté à INCOM 2009, Moscou, Russie, 2009.
[YUA07] K. Yuan, N. Sauer. “Application of EM algorithm to flowshop scheduling problems with a special blocking”.
IESM. 2007.

Sujet de thèse LGIPM n°3


Titre : Optimisation des ressources d'un système de production avec prise en compte de
l’interaction homme-machine

Renseignements
Directeur de thèse : Nathalie Sauer (nathalie.sauer@univ-metz.fr)
Co-directeur : Alexandre Sava (sava@enim.fr)
Contact scientifique : Alexandre Sava
Localisation : ENIM

Connaissances et compétences requises : Systèmes à événements discrets, Modélisation, Evaluation
des performances, Réseaux de Petri, Recherche opérationnelle, Simulation.

Description du projet : Le contexte industriel actuel, caractérisé par une concurrence de plus en plus
forte, pousse les entreprises à mieux utiliser leurs ressources pour améliorer leurs performances et
garantir leur pérennité. En général, plusieurs types de ressources, caractérisées par des coûts et de
niveaux de flexibilité différents, sont nécessaires au bon déroulement de l’activité d’un système de
production.
Le système de production considéré est caractérisé par plusieurs types de ressources tels que différents
types de machines et des ressources humaines avec un degré de polyvalence variable. Ainsi, les
ressources humaines peuvent êtres affectés sur les différentes tâches selon le besoin et les objectifs à
atteindre. Mais un opérateur peut être affecté seulement sur les machines qui correspondent à ses
compétences. Le coût d’un opérateur varie en fonction de son niveau de polyvalence. Les ressources
ont une capacité finie, un coût d’acquisition et un coût d’exploitation.
L’objectif de ce thèse est donc de développer des méthodes stochastiques pour optimiser l’allocation
des ressources compte tenue des contraintes industrielles tels qu’une demande aléatoire, un nombre
limité de ressources, une capacité donnée, un coût d’exploitation et un budget d’investissement. En
particulier, il s’agira de proposer une méthodologie pour dimensionner les ressources techniques et
humaines (nombre et niveau de polyvalence) nécessaires à un système de production afin d’obtenir des
performances qui se rapprochent au mieux des objectifs fixés par rapport à un budget donné. Cette
méthodologie doit permettre d’obtenir les performances de coût et de délai demandées par le marché en
définissant un fonctionnement optimal du système avec prise en compte des contraintes financières.
Il sera donc nécessaire d’exploiter les techniques développées dans le cadre des systèmes à événements
discrets pour l'évaluation et l'optimisation des performances, en particulier les techniques
d'optimisation fondées sur la simulation. En effet, la plupart des systèmes de production sont des
systèmes stochastiques à cause de l'omniprésence des aléas. Rares sont les systèmes stochastiques qui
admettent des solutions analytiques et la simulation est souvent le seul outil permettant d’évaluer les
performances de ces systèmes. Par conséquent, les techniques classiques d'optimisation pour le
dimensionnement des systèmes de production sont inutilisables.
Pour modéliser ces systèmes de production, nous avons choisi d’utiliser le formalisme des réseaux de
Petri (RdP) qui sont des outils puissants permettant de spécifier, modéliser, évaluer et gérer les
systèmes dynamiques. De plus, ils possèdent de nombreuses propriétés analytiques qui permettent
souvent une évaluation simple des propriétés qualitatives et quantitatives du système considéré. Ils se
prêtent également à la simulation lorsque le système est complexe (voir [4]).
Des travaux ont déjà été réalisés sur l’optimisation par simulation des ressources dans les systèmes de
production-distribution, mais ces travaux ne prennent pas en compte l’interaction entre plusieurs types
de ressources, notamment techniques et humaines avec de coûts d’exploitation différents [1, 2 et 3].
En particulier, en ce qui concerne les systèmes à fonctionnement cyclique (i.e. ayant une fabrication
répétitive), un des objectifs a été de développer des méthodes pour concevoir le dimensionnement et le
fonctionnement de tels systèmes. Pour un ordonnancement donné des opérations sur les machines, les
systèmes de production de biens et de services à fonctionnement cyclique peuvent être modélisés par une classe particulière de réseaux de Petri que sont les graphes d’événements (GdE). Pour réduire la
taille du modèle et pour pouvoir modéliser les opérations d’assemblage et de désassemblage de lots de
composants, les graphes d’événements à arcs valués (GdEV) peuvent être utilisés. De nombreux
travaux ont déjà été réalisés pour évaluer les performances des GdE à temporisations déterministes
ainsi que sur l'optimisation de ces systèmes et, en particulier, pour résoudre le problème d’optimisation
du marquage. En termes de GdE ou GdEV, ce dernier problème consiste à minimiser une somme
pondérée des marquages des places (i.e. un critère linéaire p-invariant) sous la contrainte d'obtenir un
temps de cycle donné. Ce problème se justifie par le fait que les jetons d'un graphe d’événements qui
modélise un système de production de biens et de services, représentent les ressources de transport
(chariots, palettes ...) et/ou les ressources humaines, lesquelles sont en général très coûteuses [4, 5 et 6].
Ce travail comportera les étapes suivantes :
a. Proposition d’un modèle stochastique pour un système de production caractérisé par plusieurs
types de ressources avec des degrés de polyvalence différents.
b. Construction et évaluation d’une fonction coût qui caractérise la politique d’affectation et
d’acquisition des ressources. Cette fonction doit prendre en compte le coût d’exploitation qui
varie selon le niveau de polyvalence de chaque ressource.
c. Développement d’une méthode d’optimisation des paramètres de la politique d’affectation et
d’acquisition des ressources pour minimiser le coût de fonctionnement du réseau de production-
distribution pour une performance donnée (délais de livraison, taux de satisfaction spécifiés).

Domaines d’application : Le domaine d’application de la méthodologie à développer dans ce travail
concerne les systèmes de production complexes, qui associent plusieurs types de ressources à la
réalisation d’un produit. Le contexte concurrentiel qui caractérise le marché économique actuel oblige à
accorder une attention particulière à la réduction des coûts de production tout en garantissant le niveau
de performance demandé par le marché.

Mots clés : Dimensionnement des systèmes de production, Interaction homme-machine, Evaluation des
performances, Simulation, Optimisation des ressources.

Bibliographie
[1] J. Li, A. Sava, X. Xie, “An Analytical Approach for Performance Evaluation and Optimization of a Two-stage
Production-distribution System with Batch Orders ”, in : 16th IFAC World Congress, p. CDROM, Prague, July 2005.
[2] J. Li, A. Sava, X. Xie, «A new optimization approach of multi-stage production-distribution system with batch order»,
INCOM’06, Saint Etienne, France, 17-19 mai, 2006.
[3] Li, J. « Evaluation et optimisation des performances des systèmes de production distribution », Thèse de doctorat,
Université Paul Verlaine, 2006
[4] I. Demongodin, N. Sauer, L. Truffet , « Evaluation des performances en productique, Chapitre 10 du traité IC2 «
Vérification et mise en œuvre des réseaux de Petri », Editions Hermès, ISBN : 2-7462-0445-2, p. 311-356, 2003.
[5] N. Sauer, « Marking optimization of weighted marked graphs », Journal of Discrete Event Dynamic Systems: Theory
and Applications, vol. 13, p. 245-262, 2003.
[6] L. Toursi, N. Sauer, « A new metaheuristique for Marking Optimization Problem of Weighted Marked Graphs », 12th
IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing (INCOM 06), Saint Etienne, Mai 2006
Sujet de thèse LGIPM n°4


Titre : Désengorgement des voies de circulation en tenant compte d’aspects environnementaux,
sociétaux et économiques du transport intermodal au sein des chaînes logistiques vertes

Renseignements
Directeur de thèse : Didier Anciaux
anciaux@univ-metz.fr
Téléphone : (33) 03 87 31 54 52
Fax : (33) 03 87 31 54 55Co-directeur : Christophe Sauvey
Localisation : Université Paul Verlaine - Metz

Contexte de l’étude : Bien plus qu'un phénomène de mode, le développement durable est désormais
un paramètre incontournable pour les entreprises. Ce concept désormais bien connu, s'articulant autour
des 3 axes de développement que sont les axes économiques (coût, temps…), environnementaux
(pollution, consommation d’énergie, nuisances sonores…) et sociétaux (accidents, part des
infrastructures/à l’habitat…) n'a pourtant pas encore abouti à des pratiques simples, claires et toujours
pertinentes. De nombreuses solutions ont été mises en œuvre et évaluées, mais peu ont été
unanimement reconnues et répandues de manière globale faute de repères précis et de résultats chiffrés.
De plus, l’introduction du Protocole de Kyoto en 1997 et l’annonce par la Commission Européenne en
2007 sur l’engagement de réduire les émissions de CO de 20 % jusqu’en 2020 représentent des étapes 2
très importantes pour limiter les émissions de gaz à effet de serre. En outre, l’introduction de la norme
de certification ISO 14000 attire l’attention sur la performance du Système de Management
Environnemental des entreprises. On remarque, ainsi, que les exigences environnementales en Europe
sont de plus en plus rigides. Et plus récemment, le Grenelle, de l’environnement dans sa première
partie « lutter contre le changement climatique » stipule qu’il faut s’orienter vers « un changement
drastique de stratégie dans les transports ». Une rupture s’impose, sic « il s’agit d’un changement
radical d’approche, passant du principe du rattrapage autoroutier à un développement à grande
échelle des transports alternatifs. Aujourd’hui, en ce qui concerne le transport domestique de
marchandises, la route assure 86 % des trafics, le transport ferroviaire 12 %, et le fluvial 2.3 %. Le
8
paradigme actuel, fondé sur la priorité accordée aux infrastructures routières et autoroutières et sur
le développement séparé des modes de transport doit être abandonné pour une logique de
développement intégrée, multimodale, dans laquelle la route et l’avion deviennent des solutions de
dernier recours imposées par l’état des technologies ou la géographie. La capacité routière globale du
pays ne doit plus augmenter, sauf pour éliminer des points de congestion et des problèmes de sécurité,
ou d’intérêt local. Ce principe s’appliquera avec bon sens. Il s’agit aussi de réduire l’intensité
énergétique des transports. L’objectif retenu est de réduire de 20 % d’ici 2020 les émissions actuelles
de l’ensemble des transports (pour les ramener au niveau de 1990). ».
Et le Président de la République a fixé comme objectif d’amener le fret non routier de 14 %
aujourd’hui à 25 % en 15 ans. Le développement du fret ferré, maritime et fluvial est déclaré
d’intérêt général et inscrit dans la loi.
La « Supply Chain », fondement des organisations des entreprises, s'est depuis quelques années investie
dans le développement de solutions viables dans ce domaine, mais celles-ci ont été souvent parcellaires
et peu globales. Le « Supply Chain Manager » doit proposer dès à présent les solutions durables au
succès des affaires de demain : multi modalité ou intermodalité, massification des flux, eco-
logistique…

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Rappel : notre pays compte 15 000 km d’autoroutes et de RN à 2x2 voies ; 1800 km de LGV et 2000 km de voies
navigables à grand gabarit. Les 18 agglomérations françaises hors IDF disposent d’un réseau de transports collectifs : 114
km de métro, 329 km de tramways et 800 km de bus en sites protégés. Travail demandé : En reprenant le point suivant du Grenelle « La capacité routière globale du pays ne
doit plus augmenter, sauf pour éliminer des points de congestion et des problèmes de sécurité, ou
d’intérêt local », il serait opportun d’essayer, avant de ce lancer dans des projets coûteux
d’aménagement du territoire, de réguler les flux de transport. L’objectif de ce travail sera donc de
travailler sur des problèmes de congestion des voies de circulation et plus particulièrement sur des
phénomènes d’engorgement endémique des principaux axes routiers européens de communication
nord-sud, dont l’A31 Lorraine est un exemple frappant. Pourtant, alors que le flux routier de fret
augmente constamment sur cet axe, occasionnant de nombreux effets induits néfastes, tant au niveau
environnementaux que sociétaux, des alternatives existent dont l’impact est plus raisonnable et le coût
global serait bien moindre.
L’objectif, sous-jacent, de cette recherche est donc de fournir un outil non seulement pour les
transporteurs, mais aussi pour les décideurs institutionnels afin que ceux-ci puissent en tirer des
conclusions pertinentes quant aux actions à mener concernant les infrastructures de transport à
développer ou à soutenir. Et, cela, en se basant sur une vision globale, capable de dépasser le seul
aspect économique brut, afin d’en apprécier tous les aspects (environnementaux et sociétaux) dont les
coûts sont, en réalité, non négligeables.
L’objectif de ce travail de thèse sera donc :
• De modéliser les problèmes de congestion des voies de circulation.
• De proposer des algorithmes de désengorgement.
• D’intégrer le module développé dans une plate forme de planification des chaînes
logistique développée au sein du LGIPM.
Ce travail de thèse fait partie intégrante d’un projet émergent, subventionné par la région Lorraine et
intitulé : Transport intermodal : un enjeu, une nécessité pour demain… Sujet de thèse LGIPM n°5


Titre : Extraction de modèle de fiabilité et de maintenabilité par classification et fusion
progressive de données de composants à faible taux de défaillance à l’aide des méthodes à noyau

Renseignements
Directeur de thèse : Kondo H. ADJALLAH, Professeur, Ecole Nationale d’Ingénieurs de Metz

Problématique : Les décisions de maintenance préventive nécessitent des modèles assez représentatifs
de la fiabilité et la maintenabilité des équipements concernés. En milieu industriel, ces décisions
peuvent engendrer des risques aux conséquences inacceptables, en particulier lorsqu’elles conduisent à
déclencher des actions préventives à des dates qui peuvent remettre en cause la sécurité ou
l’exploitation économique de l’équipement. Il existe aujourd’hui dans les bases de données industrielles
beaucoup des données (de retour d’expérience) issues d’observations et d’activités de maintenance sur
les équipements, grâce à l’informatisation et aux rapports d’inspections humaines. Ces données sont
sous exploitées en l’absence d’outils d’extraction automatique des modèles de fiabilité et de
maintenabilité, indispensables aux modèles d’aide à la décision. Ce sujet est peu abordé par les
chercheurs du domaine de la fiabilité et maintenance. L’explication est liée à la faiblesse des outils
existant face aux caractéristiques non homogènes des données disponibles. On peut noter par exemple
que les données sont souvent incomplètes. Dans les cas de composants à faibles taux de défaillance
(données rares), il peut être intéressant d’exploiter les données provenant d’équipements identiques
opérant dans différents environnements et sous régimes, ou encore soumis à différents d’actions et
stratégies de maintenance. Par ailleurs, les processus collectes de données peuvent être tout simplement
défaillants, conduisant ainsi à des données manquantes ou polluées.

Objectif des travaux : Les études qui seront menées dans cette thèse visent à élaborer une
méthodologie d’analyse systématique et à développer des algorithmes d’extraction automatique des
modèles de fiabilité et de maintenabilité à partir des données d’exploitation et maintenance
d’équipements de production. On développera pour cela un outil d’apprentissage et de consolidation
progressifs des modèles à l’aide des méthodes à noyau et de la fusion des données provenant de
composants opérant dans différents environnements. Ces méthodes non paramétriques permettent de ne
pas aborder avec a priori le processus d’extraction des modèles. Les résultats obtenus serviront à
alimenter les bases de données de fiabilité et maintenabilité pour l’évaluation des risques de défaillance
et l’optimisation des plans de maintenance. Les résultats permettront de valoriser des quantités données
actuellement inexploitées en milieu industriel.

Mots clés : analyse de données, modèle statistique, fiabilité, maintenabilité, méthodes à noyau,
apprentissage

Organisation des travaux : l’études proposée consiste à
1) Elaborer un état de l’art approfondi des méthodes à base de noyaux, adaptés à l’analyse des
données d’exploitation et maintenance intégrées d’un équipement,
2) Développer une méthode de fusion de données issues de composants identiques opérant dans
différents environnements avec application sur des données réelles.
3) Rechercher une solution couplant une méthode de fusion de données et les méthodes à noyau
appliquées à l’extraction des modèles de fiabilité et maintenabilité d’un composant, et extension
à un équipement multi-composants,
4) Développer un programme avec interface utilisateur, permettant d’automatiser le processus
d’extraction des modèles et valider le programme sur des données réelles.